Спосіб позапічної обробки сталі в установці “ківш-піч”

1. Спосіб позапічної обробки сталі в установці «ківш-піч», що включає випуск розплаву з печі в ківш, подачу в ківш у процесі випуску розплаву шлакоутворюючої суміші і продувку розплаву нейтральним газом, який відрізняється тим, що в 3 18162 4 оксид кальцію СаО, металевий алюміній Almet, окудосконаленого складу буде забезпечене підвисиди лужноземельних металів K2O+Na2O і оксид щення ефективності позапічної обробки сталі в алюмінію АІ2О3 [патент РФ №2252265, 2005р.]. установках типу «ківш-піч». Крім того, суміш додатково містить оксиди магнію, Наступна поставлена задача вирішується тим, заліза, міді, титана, марганцю. Кількість компоненщо спосіб позапічної обробки сталі в установці тів у шлакоутворюючій суміші складає, мас. %: «ківш-піч» включає випуск розплаву з печі в ківш, алюміній 5-83; подачу в ківш у процесі випуску розплаву шлакооксид алюмінію 2,5-75; утворюючої суміші і продувку розплаву нейтральоксид кальцію 0,5-10; ним газом, при цьому в ківш подають шлакоутвооксид магнію не більш 8; рюючу суміш наступного складу, мас. %: оксид заліза не більш 15; металевий алюміній Аlmet 8-18 оксид міді не більш 2; оксид кремнію SiO2 2-6 оксид титана не більш 7; оксиди лужноземельних металів оксид марганцю не більш 12 і оксиди натрію і K2O+Na2O 1-3 калію 5-7. оксид кальцію СаО 10-55 Основним недоліком описаної суміші є велика оксид алюмінію АІ2Оз 18-53, кількість компонентів, що обумовлює складність у кількості 5-11кг/т сталі при вологості не більш готування такої суміші. Крім того, високий вміст 2%. алюмінію в суміші може привести до виникнення Включення до складу шлакоутворюючої рафівибухонебезпечної ситуації як при виготовленні нувальної суміші оксиду кальцію обумовлене тим, суміші, так і в процесі її застосування. що оксид кальцію є активним компонентом, який Відома шлакоутворююча суміш для позапічної вступає у взаємодію з розчиненої в металі сіркою, обробки сталі в установках «ківш-піч», що включає тим самим сприяє очищенню розплаву заліза від металевий алюміній Аlmet оксид алюмінію АІ2О3, небажаних і шкідливих домішок. Крім того, оксид оксиди лужноземельних металів K2O+Na2O і вапно кальцію при виплавці високолегованих, вуглеце[патент України №51019, 2001p.]. Крім того, суміш вих і конструкційних сталей виконує роль модифідодатково включає плавиковий шпат. Кількість катора, який сприяє кристалізації структурних компонентів у шлакоутворюючій суміші складає, складових у здрібненій формі, що поліпшує мехамас. %: нічні властивості металу. У присутності алюмінію алюміній Аlmet 1,0-3,0; оксид кальцію також сприяє зниженню вмісту неоксид алюмінію металічних включень у сталі, наприклад її десуАІ2О3 1,5-5,4; льфурації. Зниження вмісту оксиду кальцію в суоксид калію К2О і міші нижче 10% недоцільно, оскільки при цьому не оксид натрію забезпечується заданий ступінь десульфурації. Na2O 0,06-1,3, Підвищення вмісту оксиду кальцію в суміші понад плавиковий шпат 4,0-15,0, 55% також є недоцільним, оскільки приведе до вапно решта. підвищення температури плавлення шлаку, що Недоліком описаної суміші для позапічної обутворюється, і зниженню його здатності до очиробки сталі в установках «ківш-піч» є наявність у щення розплаву заліза від небажаних і шкідливих ній плавикового шпату, що не дозволяє забезпедомішок. Включення оксиду кальцію (вапна) дочити необхідний рівень рафінування сталі та обзволяє забезпечити десульфурацію, тобто видамежує можливість одержання сталі високої якості. лення сірки з розплаву заліза. При цьому сіра міцКрім того, плавиковий шпат впливає на сталеплано зв'язується в сульфід кальцію CaS і переходить вильне обладнання, що приводить до збільшення у шлак. Такий склад суміші дозволяє забезпечити витрат на виробництво сталі. підвищення активності оксиду кальцію, що сприяє Найбільш близьким аналогом корисної моделі, поліпшенню якісних характеристик металу за ращо заявляється, є шлакоутворююча рафінувальна хунок більш ефективного очищення його розплаву суміш, що включає металевий алюміній Аlmet оксид від шкідливих домішок і неметалічних включень. алюмінію АІ2О3, оксид кремнію Si2 і оксиди лужноМеталевий алюміній являє собою власне земельних металів K2O+Na2O [патент України алюміній у технічно чистому виді. Алюміній розки№50557, 2002p.]. Крім того, суміш містить оксид слює рідкий розплав заліза, тобто видаляє кисень, магнію. Кількість компонентів у шлакоутворюючій а наявність оксиду алюмінію сприяє асиміляції рафінувальній суміші складає, мас. %: неметалічних включень, що у свою чергу сприяє алюміній Almet 20-30 зниженню вмісту шкідливих домішок, наприклад оксид алюмінію АІ2О3 25-45 сірки, кисню в розплаві заліза. За рахунок вибору оксид калію К2О 0,5 різних співвідношень алюмінію та оксиду алюмінію оксид натрію Na2O 0,5 можна регулювати процес шлакоутворення. Зниоксид кремнію і магнію решта. ження вмісту алюмінію в суміші нижче 8% недоціПри використанні цієї суміші не можливо досяльно, оскільки приводить до зниження здатності гти глибокого ступеня десульфурації розплаву суміші до очищення розплаву від небажаних або заліза і видалення інших неметалічних включень і шкідливих домішок. Крім того, при вмісті металенебажаних домішок. вого алюмінію менш ніж 8% не досягається істотВ основу корисної моделі поставлена задача є ного прискорення шлакоутворення через недостастворення способу позапічної обробки сталі в тнє надходження тепла реакції окислювання установці «ківш-піч», у якому за рахунок застосуалюмінію в зону активного шлакоутворення. Підвання шлакоутворюючої рафінувальної суміші вищення вмісту алюмінію в суміші понад 18% та 5 18162 6 кож є недоцільним, оскільки приводить до протікомпонентів шлакоутворюючої рафінувальної сукання процесу шлакоутворення з піротехнічним міші. ефектом, що у свою чергу приводить до зниження Переважним є виконання шлакоутворюючої рафінувальної здатності суміші. При вмісті в суміші рафінувальної суміші з наступним фракційним оксиду алюмінію менш ніж 18% не забезпечується складом компонентів, %: зниження в'язкості шлаку до значень, при яких ≤20,0мм ≤90 відбувається істотне прискорення шлакоутворен>20,0мм решта. ня. При вмісті в суміші оксиду алюмінію понад 53% Такий фракційний склад компонентів сувідбувається збільшення в'язкості шлаку за рахуміші є оптимальним з погляду фізико-хімічних занок його насичення тугоплавким глиноземом кономірностей процесів їх засвоєння. Відхилення (АІ2О3). Таким чином, включення до складу шлакофракційного складу убік дрібнодисперсних часток утворюючої рафінувальної суміші металевого недоцільно, тому що вимагає додаткових витрат, алюмінію Almet і оксиду алюмінію АІ2О3 дозволяє але не дає помітного ефекту. Збільшення вмісту забезпечити прискорення процесу шлакоутворенвеликодисперсних часток приводить до збільшення, що у свою чергу дозволяє підвищити ефективня часу наведення шлаку, тобто також є невипраність металургійних процесів і знизити виробничі вданим. витрати. У цьому способі процес розплавлювання твеНаявність у суміші оксиду кремнію SiO2 у зардих шлакоутворюючих матеріалів і процес розкизначених межах сприятливо позначається на раслення шлакового розплаву, що утворюється, відфінувальній здатності шлаку. Підвищення вмісту буваються одночасно, що дозволяє знизити оксиду кремнію в суміші понад 6% приводить до тривалість позапічної обробки сталі і питому визбільшення в'язкості шлаку і до зниження його ратрату електроенергії. Крім того, такий хімічний і фінувальної здатності. фракційний склад суміші забезпечує одержання Для підвищення рідкорухливості шлаку до сталі високої якості. складу суміші введені легкоплавкі компоненти: Експериментально встановлено, що найбільш оксид натрію та оксид калію в кількості 1-3мас.%. оптимальний ефект при реалізації способу з викоЗниження вмісту в суміші оксидів натрію і калію ристанням зазначеної шлакоутворюючої суміші нижче 1% приводить до небажаного збільшення досягається при витраті суміші 5-11кг/т сталі. в'язкості шлаку, погіршенню умов плавлення суміПереважно, суміш готують попередньо шляші і підвищенню часу обробки розплаву заліза. хом гомогенізації кожного компонента за фракційВведення в суміш більш ніж 3% оксидів натрію і ним складом і перемішування компонентів між калію приводить до зниження температури розпсобою. За рахунок цього відбувається підвищення лаву в зоні реакції і зниженню ефективності його реактивної здатності шлакоутворюючої суміші в обробки шлакоутворюючою рафінувальною суміпроцесі нагрівання, розплавлювання і взаємодії шшю. компонентів суміші з металевим розплавом. Слід зазначити, що основний практичний Ефективність шлакоутворюючої суміші у проефект від використання шлакоутворюючої суміші цесі позапічної обробки сталі на установці «ківштакого складу полягає в підвищенні технологічної піч» ілюструється наступними прикладами. цінності вапна, що входить до складу суміші, тобто Приклади 1-25. Позапічна обробка сталі на оксиду кальцію СаО, при десульфурації металу, установці «ківш-піч» що забезпечується високим розріджувальним Для визначення оптимального складу шлаковпливом на частки вапна оксиду алюмінію, а також утворюючої сумішібуло проведено серію експеоксидів натрію і калію. риментів у процесі позапічної обробки сталі на Для виключення виникнення пожежонебезпечустановці «ківш-піч». Вважається, що склад шланих ситуацій при виготовленні, збереженні і транскоутворюючої суміші, який виявився найбільш портуванні суміші необхідно, щоб її вологість не ефективним у цьому процесі, є універсальним і перевищувала 2%. Крім того, при вологості суміші буде оптимальним і ефективним також і у інших більш ніж 2% механічна міцність сформованих з металургійних процесах, що спрямовані на цільову неї брикетів зменшується і вони легко руйнуються нормалізацію складу металургійного продукту. в процесі збереження, транспортування та заванШлакоутворюючу суміш приготували шляхом таження. роздільного попереднього зневоднювання до воПереважним є підготовка компонентів суміші, логості нижче 2% (при необхідності) і здрібнюванпри якій кожен компонент має однорідний фракня металевого алюмінію Аlmet оксиду кремнію SіO2, ційний склад. Для цього компоненти суміші піддасуміші оксидів лужноземельних металів K2O+Na2O ють попередньому здрібнюванню до одержання (1:1), оксиду кальцію СаО і оксиду алюмінію АІ2О3 основної фракції розміром менш ніж 20мм, після до одержання такого фракційного складу кожного чого компоненти дозують і перемішують між сокомпонента, у якому кількість часток розміром бою. Така підготовка шлакоутворюючої рафінуваменш ніж 20мм була не менш 90%. Після цього льної суміші дозволяє підвищити її реактивну здаприготували шлакоутворюючу суміш 25 різних тність у процесі нагрівання, розплавлювання і складів, зазначених у Таблиці 1, кожну з який розвзаємодії з розплавом заліза. Крім того, однорідфасували в поліетиленові мішки, зручні для заванний фракційний склад компонентів і їх попереднє таження в установку «ківш-піч». перемішування сприяє підвищенню активності як Сталь марки AISI8620 піддали позапічній декожного окремого її компонента, так і сумарної сульфурації в 130-тонному ковші на установці активності компонентів у порівнянні з показниками, «ківш-піч». Після випуску металу з електропечі що досягаються при роздільному використанні ківш установили на сталевіз і подали на установку 7 18162 8 «ківш-піч». На поверхню розплаву послідовно привводили в кількості (10±0,2)кг/т сталі. саджували розфасовану в поліетиленові мішки Наприкінці кожної плавки вимірювали ступінь шлакоутворюючу суміш, одночасно продували десульфурації мелалу і масову частку сірки в сталі метал аргоном через дві пористі пробки в днищі звичайними лабораторними методами. Отримані ковша. На всіх плавках шлакоутворюючу суміш результати приведені нижче в Таблиці 1. Таблиця 1 Склад шлакоутворюючої рафінувальної суміші для позапічної обробки стал в установці «ківш-піч» і показники десульфурації металу Приклад № Масова частка компонентів шлакооб разующей суміші, % Металев. алюміній 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. Аl2О3 K2O+Na2O SiO2 7,0 8,0 16,0 18,0 19,0 7,0 9,0 15,0 18,0 19,0 7,0 8,0 15,0 18,0 19,0 7,0 8,0 16,0 18,0 20,0 7,0 8,0 16,0 18,0 19,0 82,1 79,0 43,0 18,0 10,0 82,1 78,0 44,0 22,0 10,0 82,1 79,0 44,0 18,0 10,0 82,1 79,0 53,0 18,0 9,0 82,1 79,0 43,0 18,0 10,0 0,9 1,0 2,0 3,0 4,0 0,9 1,0 2,0 3,0 3,4 0,9 1,0 2,0 3,0 3,8 0,9 1,0 2,0 3,0 3,4 0,9 1,0 2,0 3,0 3,6 1,0 2,0 4,0 6,0 7,0 1,0 2,0 4,0 6,0 6,8 1,0 2,0 4,0 6,0 7,0 1,0 2,0 4,0 6,0 6,6 1,6 2,0 4,0 6,0 6,3 Аналіз отриманих даних показує, що прийнятний ступінь десульфурації металу (не нижче 46,0%) при припустимій масовій частці сірки в металі після обробки (не більш 0,018%) був досягнутий в плавках 3, 4, 8, 9, 13, 14, 18, 19, 23 і 24, при яких застосовувалися шлакоутворюючі суміші, співвідношення компонентів у яких витримувалось в оптимальних межах. У плавках 1, 2, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 20, 21, 22 і 25 застосовувалися інші шлакоутворюючі суміші, співвідношення ком Комп’ютерна верстка Л. Купенко Ступінь десульфурації металу, % (чисельник) і Оксид ка- масова частка сірки в льцію СаО сталі після її обробки, % 9,0 10,2/0,026 10,0 18,3/0,027 35,0 56,5/0,018 55,0 46,3/0,012 60,0 38,4/0,020 9,0 9,5/0,028 10,0 20,2/0,025 35,0 51,8/0,015 55,0 58,6/0,010 58,0 43,4/0,027 9,0 8,7/0,029 10,0 14,3/0,028 35,0 57,8/0,011 55,0 61,3/0,010 61,0 43,3/0,026 9,0 9,8/0,027 10,0 21,5/0,024 35,0 55,2/0,018 55,0 58,4/0,014 60,0 35,6/0,020 9,0 11,6/0,030 10,0 18,4/0,026 35,0 50,6/0,014 55,0 56,4/0,012 59,0 45,7/0,018 понентів у яких виходило за оптимальні межі та у цих плавках спостерігалися як підвищений вміст сірки в металі, так і недостатня ступінь його десульфурації. Таким чином, корисна модель, що заявляється дозволяє підвищити ефективність виплавки сталі при позапічній обробці сталі на установках «ківшпіч» за рахунок використання шлакоутворюючої суміші з оптимально підібраним складом компонентів. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601